第三章3.1-3.3（能的转化和守恒，能量转化的量度）培优练习-2024-2025学年浙教版九年级上册科学

1．如下左图所示，小桂和小林一起坐在秋千凳上荡秋千，他们的重力分别是G1、G2，且 𝐺1 < 𝐺2,某次从最高点下摆到最低点的过程中，他们重力做功的大小分别为W1、W2，重力做功的快慢分别为P1、P2。则 ( ) A．W1 > W2 B．W1 = W2 C．𝑃1 < 𝑃2 D．𝑃1 = 𝑃2 4．如上中图所示，跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中，关于运动员(不包含降落伞和绳)，下列说法正确的是 ( ) A．动能不变，重力势能不变，机械能不变 B．动能变大，重力势能变小，机械能不变 C．动能不变，重力势能变小，机械能变小 D．动能变小，重力势能变小，机械能变小 5．2021 年 4 月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如上右图所示为足球落地后又弹起的示意图。分析可知，足球 ( ) A．在B 点时受力平衡 B．在A、D 两点动能可能相等 C．在C 点时，若所受力全部消失，其运动状态将不断改变 D．在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化 6. 各种运动项目中都涉及能量及其转化，下列有关说法正确的是（ ） A．图①，掷出后的铅球到达最高点时动能为零 B．图②，蹦床运动员在下落到最低点时动能最大 C．图③，射出的箭的机械能是由弓的弹性势能转化而来 D．图④，运动员起跳时的动能只转化为撑杆的弹性势能 7. 跳台滑雪是运动员以自身的体重通过助滑坡获得的速度比跳跃距离和动作姿势的一种雪上竞技项目，若某运动员在该项目过程中的运动轨迹(a→b→c→d→e)如图所示，不计空气阻力，则下列有关能量随时间变化的趋势正确的是（ ) A．①② B．①③ C．②③ D．①②③ 9. 投出的铅球在空中飞行，它在整个运动过程中的动能Ek 与距离地面的高度h 的关系如下左图所示。已知铅球出手高度 h 为 2m，铅球落到地面时重力势能为零，不计空气阻力，由图可知，铅球出手时其重力势能为（ ） A．80J B．100J C．180J D．280J ( 7 ) 学科网（北京）股份有限公司 10. 三个相同的小球以同样的速度 v 从同一高度抛出（如上右图），甲、乙沿着与水平方向成 θ 角斜向上抛出，甲沿光滑斜面、乙在空中、丙沿竖直方向抛出，若不计空气阻力，小球能到达的最高点分别为ℎ1、ℎ2和 ℎ3，则三者的关系是（ ） A．ℎ1 = ℎ2 = ℎ3 B．ℎ1 = ℎ3 > ℎ2 C．ℎ3 > ℎ1 = ℎ2 D．ℎ3 > ℎ1 > ℎ2 11. 如下左图甲所示，弹簧一端固定在O 点，另一端系一小球。现将小球置于 A 位置，此时弹簧水平且为原长状态。将小球由静止释放，在运动到最低点B 的过程中，试分析： （1） 小球的机械能 (填“变大”“变小”或“不变”)。 （2） 小球减小的重力势能 (填“大于”“小于”或“等于”)小球增加的动能。 （3） 如图乙所示，若将小球直接挂在弹簧下，用力将小球拉到弹簧最大伸长限度内的最下端，放手后在小球竖直向上运动到最高点的过程中，小球的速度变化特点是 。 12. 如上右图甲所示为水火箭制作的项目化学习活动。在可乐瓶中装入适量的水，再用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，最后配置上火箭顶端的整流罩，将水火箭竖立于地面，利用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭竖直向上飞起。 （1） 在空中竖直向上运动的水火箭具有 能。 （2） 若水火箭发射前总质量为 2 千克，则当水火箭竖直上升至 10 米高时，水火箭克服自身重力做功将 200 焦（选填“大于”或“小于”）。 （3） 图乙为水火箭发射后的速度时间图像，则 t1、t2、t3 时刻中水火箭受到平衡力的时刻有 。 13．随着生活水平的提高，人们越来越注重健身运动。健腹轮是一种常见健身器材，使用时可将膝盖跪在垫上，双手紧握健腹轮手柄，向前推动健腹轮至身体水平于地面，然后回收归位，反复操作，如下左图所示。 （1） 图甲所示，身重为 600 牛的人身体从状态 1 到状态 2 的过程中，身体重心平均下降 30 厘米，重力所做的功为 焦。 （2） 在身体从状态 1 到状态 2 的过程中，轮内的弹性钢圈因形变而绕紧，在从状态 2 恢复到状态 1 时，绕紧的钢圈会自动恢复到原来的状态，让人体自动回弹。图乙是两种弹性钢圈使用过程中弹性势能的变化图，结合图中信息进行分析，体重较大的人更适合安装 （填“A”或“B”）型钢圈。 14. “反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如上右图所示，弹性轻绳上端固定在O 点，拉长后将下端固定在体验者身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A 点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B 点上升到最高位置C 点，在 B 点时速度最大。若不计空气的阻力，且绳子自然下垂的位置在 C 点下方。在 B 点时，人的重力 （选填“>”“=”或“<”）绳的拉力。从A 运动到 C 的过程中，人的机械能 （填写变化情况）。（不计空气阻力） 15. 如图所示，连着弹簧的小球套在水平杆上，弹簧自由伸长时，小球位于O 点．小幅度向左或向右改变小球位置，小球仍能静止．现较大幅度改变小球位置，把小球移至A 点后使其静止，然后释放． （1） 小球向右运动过程中速度最大点出现在 （选填“O 点”、“O 点左侧”、“O 点右侧”、“都有可能”）； （2） 小球第一次向右经过O 点至到达最右端B 的过程中能量转化情况为 ； （3） 小球最终静止的位置是 （选填“O 点”、“O 点左侧”、“O 点右侧”、“可能是O 点，也可能偏左或是偏右”）． 16. 现有 30 捆书籍，每捆书籍的质量都为 5kg。小明想尽快将它们搬上 10m 高的四楼教室。如下左图是小明可以提供的用于搬运物体的功率与被搬运物体质量的关系图像。由图可知，若用最少的时间将这批书籍搬上教室，每次搬运的书籍的质量应是 kg，每次上楼对书做的功是 J，除去小明搬起、放下以及下楼的时间，搬完这批书小明最少需要 分钟。(𝑔 = 10𝑁/𝑘𝑔) 17. 古人使用的投石机是应用杠杆及能量转化的原理制成的。项目化学习小组对其开展研究，并利用木板、橡皮筋、瓶盖、等体积实心小球(木球a、石球 b、铁球 c)制作了简易的投石机，如上右图。投射时，只要下压抛掷杆及小球，改变橡皮筋的形变程度，松手后抛掷杆即可绕固定轴转动，当抛掷杆碰撞到挡板时，瓶盖内的小球会被抛出。制作完成后，小组依据如下评价表开展了自评。 投石器制作的评价量表 评价指标(总投射 10 次) 评价等级 优秀 良好 待改进 指标一：投远(平均射 程) 射程最远 射程较远 射程较近 指标二：投准 7-10 次能投射到指定 区域 4-6 次能投射到指定 区域 3 次及以下能投射到指定 区域 指标三： ？ ..... ..... ..... （1） 小组自评“投远”这一指标为良好。如何增大射程呢?小组对射程的影响因素展开了探究。 ①小组认为，同一木球射程与橡皮筋的形变程度有关。下压抛掷杆分别位于不同位置进行实验。发现在橡皮筋的形变程度越大时，木球的射程越远。从能量转化的角度分析木球射程越远的原 因 。 ②小组根据能量转化和动能的影响因素分析，可知射程与抛掷小球的质量有关，当橡皮筋的形变程度相同时，3 个小球射程由远到近排序为 (用字母表示)。小组后来通过实验验证了分析。 （2） 利用该投石器，小组希望让铁球能投得更远，简单可行的改进为 。 （3） 根据评价需要，请你提出一项指标写在指标三“?”处。 。 19．小明在进行伽利略的斜面实验时，发现小球从斜面 A 自由滚下，到达斜面 B 后上升的最高点的高度 h总小于出发点的高度 H。为探究小球减少的机械能与所受摩擦力之间的关系，小明进行了如下实验： ①将小球涂满墨汁，并置于斜面 A 上，调整其离地高度 H 为10𝑐𝑚。 ②松手后，使小球自由滚下，用刻度尺测量并记录斜面 B 上最高点墨迹的高度 h。 ③将斜面擦拭干净，重复实验，记录数据并求平均值。 ( 组别 斜面材 料 下落高度 H /cm 上升高度 h /cm 1 木板 10 8.5 2 棉布 10 7.2 3 毛巾 10 5.7 )④改变平铺在斜面上的材料，重复上述步骤，并整理数据如下表。 （1） 每次实验前都需将小球涂满墨汁，其目的 是 。 （2） 实验中，可用 反映小球机械能的减少量。（用字母表示） （3） 根据实验结果，小明推测当物体不受摩擦力时，机械能总量保持不变。写出其推测过程。 20. 某科学学习小组在“探究动能大小与质量关系”的实验时，设计了如图所示的实验方案，据图分析，回答下列问题。 （1） 图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，实验时选择 方案（选填A 或B）； （2） 利用图乙装置进行实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小(图中未画出固定塑料软片的装置)。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验，原因 是 ； （3） 图丙所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击同一木块。该方案是否合理？说明理 由： 。 21. 跳绳是我市初中毕业生体育测试的项目之一，小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率(不计绳重)。过程如下： 1. 用体重计测量自己的质量 m。 2. 用刻度尺测出自己每次跳起的平均高度 h(人的重心上升的高度)。 3. 用秒表记录跳n 次所用的时间 t。 （1） 计算出跳绳时克服重力的平均功率 P= (用字母表示)。 （2） 两人想比较跳绳的平均功率(假设两人跳起的平均高度相同)，则 。(填字母) A．频率相同，体重大的功率大 B．频率相同，跳的时间长的功率大 C．体重相同，频率高的功率小 D．体重相同，跳的时间长的功率大 （3） 小华要想提高跳绳成绩，请你从物理学角度为他提出一条合理建议： 。 （4） 小明同学在跳绳测试中，1min 跳 180 次，每次腾空的最大高度平均为 4cm，则他在跳绳过程中，克服重力做功的平均功率约是 。(填字母) A．3600W B．6000W C．500W D．60W 24. 风车是利用风力做功的装置。小明制作了一架小风车，他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率，实验装置如下左图所示。 （1） 观察实验装置，小明是通过测量细线对 做功的功率来测定风车做功的功率； （2） 除了图中的实验器材，还必需的测量工具有：天平、 ； （3） 实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度 h、所用的时间 t、回形针的总质量 m，则风车做功的功率 P= （表达式中的物理量均用符号表示）； （4） 如果选用较粗重的线做实验，则与选用较细的线相比，测得风车的功率值偏 。 27. 某小球被水平抛出，其部分运动轨迹如上右图甲所示，小球在运动过程中经过 M、N 两点，对应甲图 ①②③点处的某两个位置，其动能和重力势能的参数如图乙所示。 （1） 从小球的运动轨迹图可知，小球在①③位置机械能 （选填“相等”或“不相等”） （2） 根据图乙计算小球在 N 点的机械能是多少焦？ （3） 通过计算分析说明，M 点在对应甲图①②③的哪个位置？ 28. 某游客参加蹦极挑战，从开始自由下落至第一次到达最低点的过程中如图甲所示。A 点是弹性绳自然下垂时所在的原长位置，ha=10m；B 点是弹性绳系上游客下垂时，拉力与重力相等的位置，h0=12.5m； C点是弹性绳系上游客所能到达的下落最低点，hc=20m。游客下落的速度与下落高度 h 的关系如图乙所示。已知该弹性绳每受到 200N 的拉力就伸长 1m。(整个过程都忽略空气阻力) （2） 当游客下落至最低点 hc 的位置，请计算并结合功和能量的知识，分析此时弹性绳的弹性势能有多大? （3） 若游客下落至 ha、hb、hc 三处位置的时间分别为 ta、t0 和 tc。下列图中能表示弹性绳的弹力 F 与时间 t 的关系的是 A. B． C． D． 29. 世界万物都处在变化之中，但又在一定程度上保持稳定，所以稳定与变化是一个非常重要的跨学科概念。 （3）自然界的事物都是变化的，在变化中常伴随着能量的转化和转移，但能的总量保持不变。图甲是运动员撑杆跳高过程的示意图，请你在图乙中补画运动员机械能变化的大致图像。(整个过程中不考虑空气阻力、人和撑杆之间的摩擦产生的能量损耗)。 30. 避险车道是与公路主干道相连的一段距离很短的分岔专用车道，供速度失控车辆安全减速．一般设置在长陡坡的拐弯处，保证驾驶员能看到（如图一、二）这种车道很特别，一般长度在 50-100 米，有一定的坡度，路面上铺着疏松的石子、沙土层，两侧及顶部用废旧轮胎或防撞桶围起来（如图三、四）避险车道很大程度上解决了汽车刹车失灵时的安全隐患请你谈谈避险车道设置所包含的科学知识并作简要解释 32. 如图甲所示是疫情期间推出的一款消毒机器人，机器人可在无人控制的情况下，对需要消毒场所进行智能消毒。消毒机器人自身质量为 50kg，利用蓄电池驱动，可自主回桩充电。使用前对机器人进行测试：在储液箱中装满消毒液，消毒液质量为 20kg，关闭喷洒装置并使机器人在水平地面上运动。此过程中，牵引力F 随时间t 的变化情况如图乙所示，消毒机器人前进的速度 v 的大小随时间t 的变化情况如图丙所示。 （1） 如果该机器人在水平地面做匀速直线运动并消毒时，具有的动能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； （2） 在 3-5s 内，牵引力做功多少焦？ （3） 该机器人在匀速直线运动时，牵引力的功率为多少瓦？ 33. 跳台滑雪被称为勇敢者的运动，其基本技术动作分为 5 个部分：助滑、起跳、空中飞行、着陆、滑行至终止区。如图所示为滑雪运动员滑雪过程的示意图。 资料 1：滑雪赛道表面雪的厚度达到 6~8m。雪内有很多小孔，小孔内充满空气。滑雪时，运动员踏着滑雪板压在雪上时，雪内的空气被逼出。 资料 2：助滑时，运动员把身体缩成“蹲状”的姿势，通过一个凹形轨道助滑后，在起跳的瞬间用力一蹬伸展身体，调整好姿势在空中飞行，飞行至顶端时身体与滑板构成上表面凸起的流线型。 资料 3：运动员着陆时，要让滑雪板的板后跟略领先于板尖着地；落地后，调整好姿势继续滑行到终止区。 结合上述信息并运用所学知识，对赛道的设置以及滑雪运动员的 5 个基本技术动作蕴含的科学道理作出解释。 答案解析部分 1. 【答案】C 2. 【答案】C 3. 【答案】D 4. 【答案】C 5. 【答案】B 6. 【答案】C 7. 【答案】A 8. 【答案】C 9. 【答案】A 10.【答案】B 11.【答案】（1）变小 （2） 大于 （3） 先增大后减小 12.【答案】（1）机械 （2） 小于 （3） t1 13.【答案】（1）180 （2）A 14.【答案】=；先变大后不变 15.【答案】O 点左侧；动能转化为内能和弹性势能；可能是 O 点，也可能偏左或是偏右 16.【答案】15；1500；5 17.【答案】（1）橡皮筋的形变程度越大，势能越大，转化为动能越大，木球的射程越远。；a> b > c （2） 再加一个橡皮筋，增大形变程度。 （3） 投快 18.【答案】（1）N/mm （2） ab （3） 先不变后增大 19.【答案】（1）便于记录小球到达斜面 B 上最高点的位置 （2）𝐻 − ℎ （3）据实验数据可知，随着摩擦力减小，小球上升的最大高度越来越接近下滑的高度，即小球损失的机械能越来越小，据此推测，当小球不受摩擦力时，小球损失的机械能为 0，机械能总量保持不变。 20．【答案】（1）A （2） 塑料软片对不同体积的小球的阻力不同 （3） 该实验方案不合理；从图丙装置可知，当弹簧压缩程度相同时，其具有的弹性势能相同，则转化而成的铁球的动能也相同，所以方案不合理。 21.【答案】（1）𝑘𝑚𝑔ℎ 𝑡 （2）A （3）降低跳起高度 （4） D 22.【答案】（1）D （2）时间 t/s （4） 𝑃 = 𝑚𝑔ℎ/𝑡 23.【答案】动能；有；小于；已经；CuSO4 24.【答案】（1）回形针 （2） 刻度尺和秒表 （3） 𝑚𝑔ℎ 𝑡 （4） 小 25.【答案】（1）势能转化为动能 （2） 否 （3） 相邻摆锤时间间隔相同、间距越来越小 26.【答案】（1）弹性势 （2） ③ 45；④在 30°到 60°之间多测几组数据(或在 45°附近多测几组数据) （3） 子弹射程可能与子弹射出枪口时的速度有关 27.【答案】（1）不相等 （2） 小球在 N 点时的重力势能为 故小球在 N 点的机械能是 𝐸势𝑁 = 200𝐽 × 60% 40% = 300𝐽 𝐸 = 𝐸动𝑁 + 𝐸势𝑁 = 200𝐽 + 300𝐽 = 500𝐽 （3） 由图知道，小球反弹的高度越来越低，所以机械能越来越小，小球在①位置机械能大于在③位置机械能。小球在 M 点时的机械能为 小球在M 点时的动能为 240𝐽 𝐸总𝑀 = 75% = 320𝐽 𝐸动𝑀 = 240𝐽 × 25% = 60𝐽 小球在M 点时的动能小于小球在 N 点时的动能，质量不变，则小球在 M 点的速度小于 N 点，小球在 N 点的重力势能为𝐸动𝑁 = 500𝐽 × 60% = 300𝐽N 点的重力势能比较大，说明N 点的高度比较高，故 N点可能在位置②，M 点在①。 28.【答案】（1）静止 （2）5000J （4） D 29.【答案】（1）内力 （2）出汗或脱衣服或血管舒张（其他答案合理均可） （3） 30.【答案】根据题意知道，避险车道有一定坡度是为了汽车上坡时，动能转化为重力势能，使汽车的速度减小，便于汽车停下来；铺上疏松的碎石、沙土可增大摩擦阻力，使机械能转化为内能，让汽车的速度减小，便于汽车停下；废旧轮胎和防撞桶的作用是在撞击的过程中起缓冲作用，而且机械能转化为内能，汽车的速度减小，便于汽车停下。 31.【答案】（1）不变；减小 （2）铝合金 （4） 60000 瓦 32.【答案】（1）变小 （2）由图丙可知，3～5s 内机器人做匀速直线运动，其速度大小为 1.0m/s，则机器人运动的距离 s=vt=1.0m/s×2s=2m， 由图乙可知，3～5s 内机器人受到的牵引力大小为 F=200N，则牵引力做功W=Fs=200N×2m=400J。 （3）该机器人在匀速直线运动时，牵引力的功率𝑃 = W = 400𝐽 = 200W。 ( 𝑡 可知， )33．【答案】（1）5m/s=18km/h，由速度𝑣 = 𝑠 𝑡 2𝑠 需要的时间：𝑡 = 𝑠 = 3.6𝑘𝑚 = 0.2ℎ 𝑣 18𝑘𝑚/ℎ （2） 无人机以最大起飞质量停放在水平地面，对地面的压力：F=G=mg=56kg×10N/kg=560N， 无人机与地面的总接触面积𝑆 = 𝐹 = 560𝑁 = 0.08𝑚2 𝑝 7000𝑃𝑎 （3） 无人机以最大起飞质量、1.2m/s 速度竖直向上匀速飞行，不计空气阻力，克服重力做功， 则无人机的功率：𝑃 = W = 𝐺ℎ = 𝐺𝑣 = 560𝑁 × 1.2𝑚/𝑠 = 672W 𝑡 𝑡 $$